论-大型项目大跨度幕墙的结构设计分析

大型项目大跨度幕墙的结构设计分析

张云祥

（江苏佳加久建筑装饰有限公司，江苏南京210000）

摘要：在现代社会之中，大型建筑的应用范围越来越广

阔，而对于幕墙的应用也就变得更多。本文从多个角度来分析大型项目大跨度幕墙的结构设计，包括了结构选型、结构计算、节点设计等方面。

关键词：大型项目；大跨度幕墙；结构设计前言

随着幕墙技术的发展和幕墙产品在大型公共建筑（如会展中心、机场、体育馆等）的普及应用，幕墙行业发展初期的铝型材支承体系已无法满足实际工程的需要，作为传统铝制幕墙的替代品，现在更多的采用玻璃幕墙，其自身的独特特点是使用双钢板立柱作为支撑体系，建立大规模幕墙。该幕墙保持了传统幕墙拥有的造型别致、构造轻巧等特点，最大程度的保证了幕墙的通透性，但是如何解决局部稳定仍然是一个不小的难题。

1大跨度幕墙的概述

对于现有阶段来说，人民群众对于大型建筑的室内美观性有了自己独特的要求，也同样对于传统的铝制支撑体系的安全性也进行了一番考虑，作为现代化的产物玻璃幕墙更多的替代了传统的铝制幕墙，所以玻璃幕墙越来越多的投入了大型建筑之中。对于大型建筑而言，玻璃幕墙其功能性不言而喻，在保证了原有的优点的基础上，更是做出了自己的创新，具有现代感强烈、轻盈通透、节能环保等诸多优点。现阶段大型建筑的大跨度幕墙的主要特点：

1.1一般情况下在人流较为密集的区域，应该采用大跨度幕墙，这样可以保证良好的采光性能和通透的视野，对于室内美观性有着很好的保证。因为幕墙一般采用于大型建筑之中，对于幕墙的安全性有着较高的要求，玻璃幕墙自身所有构件的强度都应该有着明确的要求。

1.2大跨度幕墙应用了跨度较大的支撑结构，多数采用了新型结构。这种新型结构更适合现代造型，造型较为别致。

1.3连接节点功能性要求较高，多数室内可见，所以其观看性能得到了较高要求，幕墙的设计应该符合现代审美观，衬托出整个建筑的潮流感。幕墙的采用不仅仅单纯因为其实用性，更因为其审美和实用性的高度统一。

2幕墙结构设计2.1支撑结构设计

整个幕墙的水平荷载及幕墙自重由水平横梁直接承受，水平横梁将所承受的荷载传给竖向钳形立柱，钳形立柱将所承受的荷载传递至主体结构。几部分负责传到载荷压力的更亮等对其强度等有了明确的要求，这些要求直接保证了幕墙的稳定性和安全性。因为一般情况下幕墙设计应用于大型建筑之中，所以对于其安全性应该有很明确的规定，在结构设计之中应该有着明显体现，对于人民的生命负责。

幕墙结构设计涉及到较多的数值计算，对于计算过程应该细心，这些数值有着自身明确的标准，所有构件的组成应该符合明确要求。在幕墙的选择之中，传统的铝制幕墙应用的越来越少，玻璃幕墙的投入使用越来越为广泛，下面举一个例子来进行玻璃幕墙的计算。例如某市欲建立一个大型体育馆，2700mm宽a，l500mm高，最大标高40m，幕墙钳形钢立柱采用2-20×400钢板与60×60×6钢方通通过螺栓连接组合而成，两钢板的间距为50mm，水平横粱采用18号槽钢，横梁与立柱连接，采用悬挑刚方通。

2.2确定荷载

在作用于幕墙上的各种荷载中，主要有外界风荷载、地震作用、幕墙结构自重和由环境温度变化引起的作用效应等等。在进行幕墙的一系列指标计算时，必须考虑到实际环境和外界载荷对幕墙支撑起到的作用，即采用其设计值；进行位移和挠度计算时采用其标准值。

根据国家的有关标准进行幕墙计算，这样可以保证幕墙的安全性能。

单元的荷载如下。

水平组合荷载：标准值1.096KN／m2，设计值1.528KN／m2

水平组合线荷载标准值：FK=1.096×1.5=1.644KN／m水平组合线荷载设计值：F=1.528×1.5=2.292KN／m自重标准值：GK=0.50×1.5=0.75KN／m自重设计值：G=1.2×0.75=0.90KN／m。2.3支撑钢结构的强度刚度设计

2.3.1强度

（1）对于竖向钳形立柱：2-20×400最大应力为σmax

=72.1N／㎡<[σ]=215N／m2

。

（2）对于横向槽钢『18最大应力为σmax

=109.1N／㎡<[σ]=215N／㎡。

（3）对于悬挑钢通60×60×6最大应力：σmax=148.2N／m2<[σ]=215N／m2。

结论：结构刚强度满足设计要求，可以投入使用。2.3.2杆件挠度（1）对于竖向钳形立柱2-20×400最大挠度为：

fmax=36.7mm<[f]=15350／400=38.4mm（2）对于横向槽钢［l8最大挠度为fmax

=0.76mm<[f]=270／300=9.0mm结论：结构挠度满足要求，可以投入使用。2.3.3幕墙钳形钢板立柱稳定性计算根据《钢结构设计规范》（GB50017），取计算单元中最大受力杆件（柱高l3.35m）进行稳定计算。

2-20×400钳形钢板柱几何参数及荷载：

截面面积：A=16000mm

2

惯性矩：lx

=21333.3×104mm4

ly

=2613.3×104mm4

抵抗矩：Wx

=1066.7×103mm3

Wy

=522.7×103mm3

跨中最大弯矩：Mmax=89.25KN.m最大轴向力：Fx

=56.35KN弯矩平面内跨度：l=15350mm弯矩平面外跨度：l=1500mm结论：各项指标均满足要求，所以设计完全合理。3大跨度幕墙系统的优势

大跨度幕墙得到的应用越来越广泛，其自身的优势也确实支撑起了它在大型建筑领域的地位。大跨度幕墙具有设计先进，结构新颖，安装快捷，技术完备的特点。大跨度幕墙采用了最先进的设计，充分发挥了钢材的力学性能，对于钢材的使用率开发到了最大，充分节省了钢材的无效率投入，对于成本问题来说是一大突破；结构较为精巧，最大程度上利用了建筑的自身空间，对于建筑的美观性和其他性能来说是一个改良；大跨度幕墙对于其组成构件有着明确的要求，符合要求的构件可以直接投入使用，施工安装程序较为简单快捷；大跨度幕墙具有与建筑技术相结合的完备技术体系。

这些特点为大跨度幕墙带来了自身的优势，美观节能易维护。这些优势也使得大跨度幕墙进入了一个高速发展的时期，是新时代建筑技术的一大卓越进步。幕墙因为自身的各种优势在现代大型建筑之中应用的方面越来越多，对于城市建设中带来了想象不到的好处，其自身的现代性也越来越得到好评。幕墙的应用符合当代人民对于使用美观高度统一的价值观，并且因为其自身高效率，对于节约环保等方面也是大大裨益。所以幕墙得到了建筑师青睐，受用范围也就越来越大。

4结语

现代化建设之中，随着建筑市场进入国际化时代，遵从的标准也越来越国际化，这一方面带来了新的机遇，可是同时也是一个考验，对于国内传统行业的冲击也不容小视，作为建筑人员，应该努力学习幕墙体系的运用，对于大型建筑而言，幕墙的采用将会越来越富有科技含量，也会越来越注意其综合应用的可能性，另外因为幕墙的应用领域多为大型场馆，应该特别注意其安全性能，所以对于幕墙的结构设计要十分注意。玻璃幕墙的采用不仅仅是对于科技的革新换代，而且对于人民高度前进的审美管同样是一个满足，对于城市来说，大型建筑的建立代表了城市形象，幕墙的采用复合现代化城市的美学要求，所以幕墙的采用是一项利国利民的技术，更应该对其大力发展。

参考文献：[1]谢萍．关于大型项目大跨度幕墙结构设计研究[J]．城市建设理论研究：电子版，2013（19）

[2]邢精精．刍议超大跨度幕墙结构设计[J]．城市建设理论研究（电子版），2013（12）

[3]刘升华．超大跨度幕墙结构设计[J]．中国科技投资，2012（26）